FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Informe Académico “CIMENTACION: Influencia del peso de la edificación en la cimentación” Experiencia curricular: ESTRUCTURACIÓN Y CARGAS INTEGRANTES: Maruri Bravo, Itala Carmen orcid.org/0000-0003-4022-2946 Melendez Saavedra, Miguel Angel orcid.org/0000-0003-1638-1869 Mozombite Diaz, Jhonny Nemias orcid.org/0000-0003-1818-3960 ASESOR: Mg. AVILA CRESPIN, LIBER GUEORGUI LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Diseño Sísmico Estructural LINEA DE RESPONSABILIDAD UNIVERSITARIA: Adaptación al cambio climático y fomento de ciudades sostenibles y resilientes MOYOBAMBA – PERÚ 2024 ÍNDICE I INTRODUCCION ……………………………………………………………………………………………………………………1 1.1 DEFINICION ………………………………………………………………………………………………………………….…2 II DESARROLLO ………………………………………………………………………………………………………………………3 1.1 ASPECTOS DE LA SELECCIÓN DEL TIPO DE CIMENTACION……………………………………………....3 1.2 TIPOS DE CIMENTACION ……………………………………………………………………………………………….…3 1.2.1 Cimentación superficial…………………………………………………………………………………………....4 1.2.2 Cimentación profunda………………………………………. ……………………………………………….…...4 1.2.3 Cimentación de pilotes de perforación…………………………………………………………..……..….4 2.3 TEORÍA DE LA CARGA DE CIMENTACIÓN ………………………………………………………………………….5 2.3.1 carga muerta ……………………………………………………………………………………………………….….5 2.3.2 carga viva ………………………………………………………………………………………………………………..5 2.3.3 carga sísmica ……………………………………………………………………………………………………..…….5 III CONCLUSIONES ……………………………………………………………………………………………………….……….3 REFERENCIAS ……………………………………………………………………………………………………………………..…4 I. INTRODUCCION En este informe daremos a conocer acerca de la cimentación: Influencia del peso de la edificación en la cimentación, es parte de un sistema de subestructura que soporta su propio peso y todas las cargas de fuerza de la superestructura, luego las transmite a las capas de suelo y roca debajo de ella. La carga de la columna que actúa sobre esta base debe distribuirse sobre un área de superficie lo suficientemente grande para que el suelo pueda soportar la carga de manera segura. El hecho de que muchos edificios construidos en otras épocas hayan permanecido en pie hasta nuestros días demuestra que, a lo largo de la Historia, ha existido algún modo de «Ciencia de las cimentaciones», cuyo desarrollo ha culminado en las técnicas de cimentación actualmente en uso Sin embargo, los antecedentes de nuestras cimentaciones son poco conocidos porque, hasta bien entrado el siglo XVIII, hay una casi absoluta ausencia de doctrina acerca de las teorías y de los métodos constructivos aplicados al dimensionado y a la ejecución de los cimientos. Acerca de estas cuestiones, solamente existen unas pocas reglas, dispersas e inconexas, contenidas en la normativa interna de algunas órdenes religiosas medievales y en los tratados de construcción difundidos por Europa a partir del siglo XV. Además, tales reglas siempre han sido consideradas como simples hechos históricos y nunca han sido analizadas como lo que realmente son, esto es, como resultados de sucesivos ensayos hechos por el Hombre con la finalidad de solucionar los problemas que le ha planteado el conjunto estructuracimiento-terreno, desde siempre, cuando ha llevado a cabo ese acto libre de su voluntad que es la edificación. Con el objeto de conocer la evolución de las técnicas de cimentación a lo largo de la Historia de la Arquitectura, desde la Prehistoria hasta la Primera Revolución Industrial, hemos hecho una agrupación ordenada y crítica de todas aquellas referencias arqueológicas, históricas y bibliográficas que se han podido encontrar y que se refieren a la ejecución de las cimentaciones y a los criterios que han regido para el dimensionado de las mismas. Los siguientes conceptos establecen la importancia que tienen las cimentaciones. El objetivo que tienen este tipo de estructuras es transmitir las cargas de la superestructuras y el peso propio de las mismas al terreno, pero presentan otras funciones como apoyar a la construcción, distribuir adecuadamente las cargas considerando, un factor de seguridad adecuado entre la estructura de cimentación y el suelo, limitar los asentamientos totales y diferenciales con la finalidad de controlar los daños en la estructura así como en las construcciones adjuntas y mantener la posición vertical de la estructura ante los diferentes tipos de acciones. “El Profesor Clarence W. Dunham, dice que la palabra cimentación puede tener los siguientes significados: el terreno sobre la que se transmiten las fuerzas originadas por el peso propio de la estructura y sobrecargas que actúan sobre la misma, y otro que es el conjunto de las partes estructurales de la infraestructura o sea el medio que sirve para transmitir al terreno, el peso de la superestructura, las acciones que actúan sobre ella y el peso propio de dicho medio o bien la combinación de los dos conceptos anteriores”. 1.1 Definición Acorde al RNE E.050 suelos y cimentaciones define puntualmente a la cimentación como” Elemento que transmite al suelo las cargas de la estructura” II. DESARROLLO 2.1. CIMENTACIONES Las cimentaciones son el conjunto de elementos de una estructura, cuyo objetivo es transmitir y repartir a un terreno la carga que sostiene de manera que no sobrepase el peso que admite. Normalmente las cimentaciones están enterradas en un suelo sólido, también llamado lecho de cimentación. Su estructura busca equilibrar el peso y cargas recibidas, haciéndola estable, resistente y segura. 2.2. IMPORTANCIA DE LAS CIMENTACIONES El éxito de un buen proyecto de construcción radica en la calidad de las cimentaciones, pues su valor principal es dotar de seguridad y solidez a una estructura gracias a que sostiene sus cargas y las ancla al terreno. A partir de los estudios geológicos y geotécnicos previos a la instalación de las cimentaciones es posible conocer qué elementos estructurales son los más apropiados para la construcción de una edificación, cuya carga esté distribuida de forma segura sobre el suelo sin superar la presión admisible. 2.3. FUNCIONES PRINCIPALES DE KAS CIMENTACIONES Proporcionar esfuerzos de tracción o compresión hasta las bases, distribuyendo el peso a partes iguales. Resistir a los esfuerzos de flexión producidos por el terreno. Para ello, se valen de un caparazón en su cara interior. Adaptar la estructura a posibles movimientos del suelo. Resistir a factores externos que puedan modificar las condiciones del terreno, como el agua. Sujetar la estructura ante fuerzas horizontales tales como el viento o los sismos, con el objetivo de conservar su integridad. 2.4. ASPECTOS DE LA SELECCIÓN DEL TIPO DE CIMENTACION Elegir el tipo de cimentación adecuado es una de las decisiones más importantes en cualquier proyecto de construcción, ya que es la base que sostendrá toda la estructura de la edificación. La elección de la cimentación adecuada depende de diversos factores, como el tipo de suelo, el clima y el tipo de construcción que se está llevando a cabo. En conclusión, la planificación de la cimentación debe basarse en varios aspectos como lo son: la función del edificio, el tipo de suelo, la profundidad del suelo duro que soporta los cimientos, así como del aspecto del costo (financiero). 2.5. TIPOS DE CIMENTACION Existen varios tipos de cimentación que se pueden utilizar en la construcción de edificios, como cimentaciones superficiales, profundas, mixtas y especiales. Por ejemplo, las cimentaciones superficiales son adecuadas para suelos estables y con una carga no muy pesada, mientras que las cimentaciones profundas son recomendables para suelos inestables y cargas pesadas. Las cimentaciones mixtas combinan elementos de ambos tipos de cimentación y son una buena opción para suelos con diferentes características. 2.5.1. Cimentación superficial Son aquellas colocadas a pocos metros por debajo de la superficie del suelo, donde la carga de la estructura y el edificio se apoyan en un soporte cuyo ancho es superior a su profundidad. Como consecuencia, la carga se reparte de forma horizontal. A su vez, existen varios tipos de cimientos superficiales: Zapatas Aisladas Permiten transportar y extender sobre el suelo cargas concentradas, derivadas normalmente de pilares o columnas. Solo deben utilizarse cuando existe la certeza de que no se producirán asentamientos variables en el edificio. Zapatas Combinadas Son de forma alargada o rectangular y se utilizan para dar soporte al peso de dos o más columnas o muros, cuando apenas se encuentran separados entre sí. Zapatas Corridas Se suelen realizar mediante zanjas y se encuentran formadas por un elemento en forma de viga apoyado sobre una base de hormigón. Son cimientos versátiles y económicos. Losas De Cimentación Se trata de soportes en forma de plataformas, planas y superficiales, recomendadas para soportar el peso de muros, paredes o columnas cuando la carga es alta o el terreno ofrece poca resistencia a la carga. Acorde al RNE E.050 indica: c-1) Cimentación Superficial Se determina de la siguiente manera: EDIFICACIÓN SIN SÓTANO : p = Df + z EDIFICACIÓN CON SÓTANO : p = h + Df + z Df = En una edificación sin sótano, es la distancia vertical desde la superficie del terreno o desde el nivel del piso terminado, hasta el fondo de la cimentación, la que resulte menor. En edificaciones con sótano, es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano más profundo y el fondo de la cimentación, excepto en el caso de cimentación con plateas o subsolados. h = Distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano más profundo y la superficie del terreno natural. z = 1,5 B; siendo B el ancho de la cimentación prevista de mayor área. 2.5.2. Cimentación Profunda Son las cimentaciones cuyas estructuras se ensamblan dentro del terreno a gran profundidad, a los efectos de transferir la carga de la estructura y la edificación a los estratos más hondos. Tienen mayor capacidad portante que las cimentaciones superficiales y ofrecen mayor resistencia frente a la deformabilidad del suelo. Ejemplo, Los pilotes se configuran como extensos cilindros de madera, acero, hormigón u hormigón armado, y se utilizan para transmitir la carga de una edificación a las capas más profundas del suelo, donde la roca es más resistente. Estos pilotes son aislados cuando guardan una alta separación con otros elementos estructurales. Acorde al RNE E.050 indica: c-2) Cimentación Profunda La profundidad mínima de exploración, corresponde a la longitud del elemento que transmite la carga a mayores profundidades (pilote, pilar, etc.), más la profundidad z. p = h + Df + z Df = En una edificación sin sótano, es la distancia vertical desde la superficie del terreno hasta el extremo de la cimentación profunda (pilote, pilar, etc.). En edificaciones con sótano, es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano más profundo y el extremo de la cimentación profunda. h = Distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano más profundo y la superficie del terreno natural. z = 6,00 metros, en el 80 % de los sondeos y 1,5 B, en el 20 % de los sondeos, siendo B el ancho de la cimentación, delimitada por los puntos de todos los pilotes o las bases de todos los pilares. 2.6. CONDICIONES QUE DEBE REUNIR UNA CIMENTACION Las cimentaciones están hechas, generalmente, de materiales pétreos de concreto simple o armado. Además, están sustentadas por una carga centrada, ya que están sometidas, principalmente, a esfuerzos de tracción y comprensión. No obstante, las cimentaciones también pueden valerse de la fuerza de roce que transmite una superficie para soportar cargas horizontales y de tracción, logrando mantener firme la edificación en el suelo. Toda cimentación debe alcanzar una capacidad portante y una presión admisible, que hace referencia al máximo peso que puede soportar y a la máxima presión que puede transmitir sin alcanzar el estado de límites últimos. Además, deben cumplir con los siguientes requisitos una vez instaladas: No alcanzar un estado de límites últimos, es decir, que no lleguen a una situación de ruina (hundimiento, vuelco o rotura de su estructura). Mantener la capacidad funcional y estética de la edificación, es decir, que su estado de límites de servicio no se vea afectado. 2.7. TEORÍA DE LA CARGA DE CIMENTACIÓN La carga es lo primero que se tiene en cuenta en la planificación y análisis del edificio. Generalmente, la carga sobre la estructura del edificio se agrupa en dos según la dirección del trabajo, a saber, cargas verticales y horizontales. Las cargas verticales que actúan sobre la estructura del edificio incluyen cargas muertas (D) y cargas vivas (L), mientras que las cargas horizontales son cargas de viento y cargas sísmicas. La explicación de cada carga de cimentación es la siguiente: 2.7.1. Carga Muerta La carga muerta es el peso de todas las partes fijas del edificio en la forma de los componentes principales de la estructura del edificio y los componentes arquitectónicos. La carga muerta se puede obtener multiplicando el volumen de los componentes por su respectivo peso específico. La carga muerta incluye todas las partes de los componentes estructurales que están fijos, incluidos todos los elementos adicionales. Se puede verificar la norma E.020 Cargas, del RNE. 2.7.2. Carga Viva Las cargas vivas son cargas generadas por usuarios y ocupantes de edificios u otras estructuras que no incluyen cargas de construcción y cargas ambientales, como cargas de viento, cargas de lluvia, cargas sísmicas, cargas de inundación o cargas muertas. La cantidad de carga viva en cada piso del edificio se determina de acuerdo con la función del edificio que se ha proporcionado, Se puede verificar la norma E.020 Cargas, del RNE. 2.7.3. Carga Sísmica La carga sísmica es una carga de acción ambiental que se produce debido a las fuerzas laterales que actúan sobre el edificio. En términos de la influencia del sismo en la estructura, la carga del sismo aquí se define como las fuerzas en la estructura causadas por el movimiento del suelo debido al sismo. Se puede verificar la norma E.030 Diseño Sismorresistente, del RNE. 2.8. GRANDES CARGAS POR EL ELEVADO NÚMERO DE PLANTAS En el peso de un edificio influye de forma muy significativa la altura del propio edificio, teniendo en cuenta aspectos como el elevado número de plantas y el peso de los materiales de construcción, se obtiene el peso propio del edificio, siendo considerablemente elevado en este tipo de construcciones. “El peso del edificio aumenta de forma no lineal con el aumento de la altura, y por lo tanto la carga vertical que se apoya en la base, puede ser sustancial.” (Poulos, H. G. 2012, pag. 1) Se transmite al terreno una presión bastante elevada, en forma de lo que llamamos “bulbo de presiones”. Esta expresión quiere decir que la presión no se transmite de forma linealmente vertical al terreno, si no que se transmite en forma de curvas, siendo mayor la presión transmitida en el centro que en los extremos. En el siguiente esquema se puede ver en qué proporción es transmitida la presión al terreno mediante zapatas: III. CONCLUSIONES 1. Relación directa: Existe una relación directa entre el peso de la edificación y la carga que debe soportar la cimentación. A mayor peso, mayor será la carga sobre la cimentación. 2. Dimensionamiento crítico: El peso de la edificación influye en el dimensionamiento y la capacidad de carga de la cimentación. Edificios más pesados requieren cimentaciones más grandes y robustas para garantizar la estabilidad estructural. 3. Factor de seguridad: El peso de la edificación es un factor importante en el cálculo del factor de seguridad de la cimentación. Un mayor peso puede requerir un factor de seguridad más alto para garantizar un comportamiento estructural adecuado bajo cargas extremas o condiciones adversas. 4. Consideraciones de suelo: El peso de la edificación también afecta la interacción suelo-estructura. Es crucial evaluar las características del suelo, como su capacidad de carga y compresibilidad, para diseñar una cimentación adecuada que pueda soportar el peso del edificio de manera segura. 5. Costos y tiempos de construcción: El peso de la edificación puede influir en los costos y los tiempos de construcción, ya que cimentaciones más grandes y complejas pueden requerir más tiempo y recursos para su ejecución. Es importante considerar estas implicaciones durante la planificación del proyecto. REFERENCIAS https://www.gob.pe/institucion/munisantamariadelmar/informespublicaciones/2619712-e-050-suelos-y-cimentaciones https://pe.search.yahoo.com/search?fr=mcafee&type=E210PE91215G0&p=nor ma+e050
